【正文】 鋰離子 電池具有很高的能量密度 (目前已達(dá)到鉛酸電池的 34 倍，鎳氫電池的 2 倍 )，良好的性能價(jià)格比，和較高的單體電壓 ； 電池在充放電時(shí)可獲得較高的能量效率，放電時(shí)容易檢測(cè)出電池的荷電狀態(tài)。其正極是氫氧化鎳，負(fù)極是儲(chǔ)氫合金，電解質(zhì)是氫氧化鉀溶液。同時(shí)由于鉛是重金屬，因此，鉛酸電池存在污染問(wèn)題。 鉛酸蓄電池 鉛酸蓄電池已有 140多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源。 至今，在電動(dòng)汽車上普遍使用的電池有鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池等。 15 常見(jiàn)的電動(dòng)汽車蓄電池 電池的歷史可以追溯到一個(gè)半世紀(jì)前， 1859 年法國(guó)科學(xué)家普蘭特（ Plante）發(fā)明的鉛酸電池是世界上第一只可充電的電池。一般時(shí)間是以月為單位，如放電率 10%/月。 （ 6）電池的 放電倍率 與 自放電率 電池的放電倍率是指電池以某種電流強(qiáng)度放電時(shí)的數(shù)值為電池容量的配數(shù)。 （ 5）電池的功率與功率密度 電池的功率是指在一定的放電制度下，單位時(shí)間內(nèi)電池輸出的能量，單位為（ W）或 千瓦（ kW）。體積能量密度是指電池單位體積 所能輸出的電能，單位為瓦時(shí) /升（ W?h/L）。 他等于放電電流與放電時(shí)間的乘積，其表達(dá)式如下： ∫ 關(guān)于電池容量 ，有理論容量、 i 小時(shí)率放電容量、額定容量、實(shí)際容量和剩余容量等概念。在研究電池容量時(shí)要規(guī)定統(tǒng)一的放電時(shí)間，常用 n 小時(shí)率表示。更有理由相信：電動(dòng)汽車的大規(guī)模使用（社會(huì)化）在一個(gè)不遠(yuǎn)的將來(lái)一定會(huì)實(shí)現(xiàn)。 如果全球 100 個(gè)人中有一人開(kāi)上 微型 電動(dòng) 汽車 ，考慮到中國(guó)和印度的人口基數(shù)，其影響力不言而喻。中國(guó)相當(dāng)多人口目前依賴于自行車和摩托車代步。胡錦濤總書記在“十七大”報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境是基本國(guó)策，“必須把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)放在工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出位置，落實(shí)到每個(gè)單位、每個(gè)家庭”。目前中國(guó)已成為世界第二大汽車市場(chǎng)。 (3) 在 BMS的安全管理和控制功能模塊設(shè)計(jì)中 ,如何解決電池自身的安全性問(wèn)題 ,例如 :實(shí)現(xiàn)電池組均衡充電、避免高電壓和高電流的泄漏、防止對(duì)人體造成傷害 ,尤其是在沖力作用條件下 (發(fā)生碰撞時(shí) )對(duì)電池安全性的控制等 ,還需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究。 (1) BMS的設(shè)計(jì)主要有如下技術(shù)難點(diǎn) :需要采集的數(shù)據(jù)量大 ,精度要求高 。 %；電流檢測(cè)精度為 177。另外剩余電量還是電池狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)，是用來(lái)診斷電池的健康狀態(tài)和判斷電池是否過(guò)充放電等的重要依據(jù)之一。 ，如果在使用當(dāng)中不正確 的操作，如對(duì)電的過(guò)充電和過(guò)放電等，將會(huì)損傷電池從而進(jìn)一步減短電池壽命，嚴(yán)重的會(huì)使電池報(bào)廢?？傮w來(lái)講，電池管理系統(tǒng) (BMS)與電機(jī)、電機(jī)控制技術(shù)、電池技術(shù)相比，還不是很成熟。電池電子技術(shù)的目標(biāo)就是將電池應(yīng)用推向一個(gè)更高的階段，達(dá)到少維護(hù)、無(wú)人管理、高安全、智能化和無(wú)公害，最大限度的優(yōu)化電池的使用和延長(zhǎng)電池的壽命。利用 two wire總線，監(jiān)控模塊向中心控制單元傳輸各個(gè)電池工作信息，中心控制單元收集信息后進(jìn)行優(yōu)化控制。最差的電池單元的剩余電量被顯示 。電池組高壓斷電保護(hù)、過(guò)放電報(bào)警系統(tǒng)、電量里程計(jì)算、地線絕緣失效檢測(cè)及保護(hù)。美國(guó) ACpropulsion公司開(kāi)發(fā)的名為 BatOPt 的高性能電池管理系統(tǒng)。 因此電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車必不可少的重要組成部分，研究電池管理系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展起到極為重要的作用。 電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，在電動(dòng)汽車中占有重要的地位。此舉將整合電動(dòng)汽車上游產(chǎn)業(yè)鏈，加 速比亞迪電動(dòng)車商業(yè)化步伐。該項(xiàng)目解決了一些電動(dòng)汽車相關(guān)的共性技術(shù)問(wèn)題，取 得了一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果。因?yàn)殡妱?dòng)汽車與傳統(tǒng)的汽油汽車對(duì)比，它不單純是發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單替換，其設(shè)計(jì)、加工、材料以及電氣、控制系統(tǒng)都要相應(yīng)地做出改變，使整車參數(shù)合理匹配。 美國(guó)克萊斯勒公司針對(duì)公司三大品牌克萊斯勒、 Jeep 和道奇，已與旗下 ENVI 機(jī)構(gòu)推出 3 套全新的以量產(chǎn)為目標(biāo)的先進(jìn)電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)，日前克萊斯勒在其全球總部揭開(kāi)了這 3 款電動(dòng)汽車樣車 —— 道奇 EV、 JeepEV 和克萊斯勒 EV 的面紗，并展示了各款樣車的性能。 在德國(guó) 包括戴姆勒、奔馳、 BMW 和大眾汽車在內(nèi)的多家汽車公司正在積極研制電動(dòng)汽車，預(yù)計(jì)最晚在 2020 年，系列化的電動(dòng)汽車將推向市場(chǎng)。 從那時(shí)起到現(xiàn)在，世界各國(guó)由于受能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題的困擾，又開(kāi)始尋求清潔、易得的新能源，電動(dòng)汽車被重新認(rèn)識(shí)并得到了公眾的普遍關(guān)注。在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，世界各國(guó)還舉辦了各種電動(dòng)車比賽，比如芝加哥拉力賽、納拉干西特汽車競(jìng)賽、科尼島汽車賽等，極大地促進(jìn)了電動(dòng)汽車的發(fā)展。 從 1881 年第一輛電動(dòng)車問(wèn)世，電動(dòng)汽車經(jīng)歷了早期的初步發(fā)展時(shí)代(15511595)、早期的黃金時(shí)代 (18951905)進(jìn)入了一個(gè)發(fā)展的新時(shí)代(19001935)。 1886 年倫敦出現(xiàn)電動(dòng)公共汽車。 法國(guó)和英國(guó)是電動(dòng)車輛的發(fā)源地。 secondary protection board to achieve the calculation of the remaining power, battery pack state judge and intergroup balance control, and the failure of the police and other related functions. System parameters through the manmachine interface for dynamic calibration, the system board level protection through the CAN bus munication with the secondary protection system, the entire system through the battery management system NCU_BUS bus and other vehicle information exchange system. Finally, lithium iron phosphate battery systems and design of hardware and software codebugging, and testing of electric vehicles. Test results show that the system battery voltage and current measurement accuracy of 1%, SOC prediction accuracy of 5% of each functional module system stable and reliable operation. Keyword: Electric vehicle； battery management system； CAN BUS； MCU； FPGA1 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................................. I ABSTRACT ...................................................................................................................................... II 第一章 緒論 .................................................................................................................................. 4 電動(dòng)汽車概述 ................................................................................................ 4 發(fā)展歷程 ................................................................................................ 4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 .................................................................................... 5 電池管理系統(tǒng)概述 ....................................................................................... 6 電池管理系統(tǒng)的意義 ............................................................................ 6 電池管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀 ............................................................................ 7 電池管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) .................................................................... 9 研究目的和意義 ........................................................................................ 10 本章小結(jié) ..................................................................................................... 12 第二章 電動(dòng)車蓄電池性能分析與比較 ........................................................................ 13 動(dòng)力電池 的基本術(shù)語(yǔ) ............................................................................. 13 常見(jiàn)的電動(dòng)汽車蓄電池 ......................................................................... 15 純電動(dòng)車對(duì)電池性能要求 ..................................................................... 17 本章小結(jié) ................................................................................................. 18 第三章 BMS 整體方案設(shè)計(jì) ................................................................................................ 19 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架 .......................................................................................... 19 中央控制單元 (CCU)電路設(shè)計(jì) ..................................................................... 20 SST89E516RD2 芯片介紹 ...................................................................... 20 復(fù)位電路和看門狗電路 ....................................................................... 21 晶體振蕩器接口電路 ........................................................................... 22 存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口 ................................................................................... 22 外部 E2PRAM 接口 ............................................................................... 23 電池 SOC 的預(yù)測(cè)方法 ................................................................................. 24 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) ...................................................................................... 27 本章小結(jié) ...